(57)【要約】  長寿命で、長時間駆動させた後の電圧上昇及び効率低下が抑制された有機エレクトロルミネッセンス素子、該素子を備えた表示装置及び照明装置を提供する。  陽極及び陰極により挟まれた発光層と、前記発光層を含む複数の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が、リン光発光性化合物、下記式と下記要件（１１）の関係を満たすホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂを含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。  ホスト化合物Ａ＝Ｘ＋ｎＲ１  ホスト化合物Ｂ＝Ｘ＋ｍＲ２  (１１)［前記ホスト化合物ＡのＨＯＭＯエネルギー準位］−［前記ホスト化合物ＢのＨＯＭＯエネルギー準位］≧０．１５ｅＶ【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び陰極により挟まれた発光層と、前記発光層を含む複数の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が、リン光発光性化合物、下記式と下記要件（１１）の関係を満たすホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂを含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
ホスト化合物Ａ＝Ｘ＋ｎＲ１
ホスト化合物Ｂ＝Ｘ＋ｍＲ２
（式中、Ｘは複数の芳香環基が連結した構造を有し、結合位置も同一である構造を表す。前記芳香環基とは、芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基を意味する。
ホスト化合物ＡのＸ及びホスト化合物ＢのＸは、同一構造である。
Ｒ１は、水素原子、置換基を有していてもよいフェニル基又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
Ｒ２は、電子吸引性基、５員の含窒素複素環又は６員の含窒素複素環を表す。
ｎは、０又は１〜４の整数を表し、ｎが０の場合は、Ｒ１は水素原子を表す。
ｍは、１〜４の整数を表す。）
(１１)［前記ホスト化合物ＡのＨＯＭＯエネルギー準位］−［前記ホスト化合物ＢのＨＯＭＯエネルギー準位］≧０．１５ｅＶ
【請求項２】
前記Ｘが、下記一般式（２）〜（７）で表される構造を有することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
2017199622.tif 000029
（一般式（２）〜（４）において、Ｘ１及びＸ２は各々独立に、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子のいずれか一つを表し、窒素原子の場合は置換基を有する。Ｌ１、Ｌ２及びＬ３は、連結基を表す。）
【化２】
2017199622.tif 000030
（一般式（５）において、環ａは２つの隣接環の任意の位置で縮合する式（ａ５）で表される芳香環又は複素環を表し、Ｘ５１はＣ−Ｒ又は窒素原子を表す。環ｂは２つの隣接環の任意の位置で縮合する式（ｂ５）で表される複素環を表し、Ｌ１及びＬ２は各々独立に、炭素数６〜２２の芳香族炭化水素環基、炭素数３〜１６の芳香族複素環基、又はそれらが２〜１０連結された基を表す。Ｌ１及びＬ２におけるこれらの芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基は、置換基を有してもよい。ｐは０〜７の整数を表す。ここで、ｐが２以上の場合、Ｌ１はそれぞれ同一でも異なってもよく、Ｌ２はそれぞれ同一でも異なってもよい。Ｒ、Ｒ５１〜Ｒ５３は各々独立に、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数７〜３８のアラルキル基、炭素数２〜２０のアルケニル基、炭素数２〜２０のアルキニル基、炭素数２〜４０のジアルキルアミノ基、炭素数１２〜４４のジアリールアミノ基、炭素数１４〜７６のジアラルキルアミノ基、炭素数２〜２０のアシル基、炭素数２〜２０のアシルオキシ基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数２〜２０のアルコキシカルボニル基、炭素数２〜２０のアルコキシカルボニルオキシ基、炭素数１〜２０のアルキルスルホニル基、炭素数６〜２２の芳香族炭化水素環基、又は炭素数３〜１６の芳香族複素環基を表し、これらはそれぞれ置換基を有してもよい。
【化３】
2017199622.tif 000031
（一般式（６）において、Ａ６１〜Ａ６８は各々独立に、Ｃ−Ｒｘ又は窒素原子を表し、複数のＲｘはそれぞれ同じであっても異なっていてもよい。複数のＲｘは各々独立に、水素原子、あるいは、一般式（２）〜（４）の置換基と同義である。Ｒ６１及びＲ６２は各々独立に、Ｒｘと同義の基を表す。）
【化４】
2017199622.tif 000032
（一般式（７）において、Ｘ７１、Ｘ７２及びＸ７３は各々独立に、Ｃ−Ｒ´又は窒素原子を表し、Ｘ７１、Ｘ７２及びＸ７３の少なくとも一つは窒素原子である。Ｒ´、Ａｒ７１及びＡｒ７２は各々独立に、水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１〜１２のアルキル基、又は、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基を表す。Ｒ´、Ａｒ７１及びＡｒ７２が全て同時に水素原子であることはない。）
【請求項３】
前記Ｒ２が、電子吸引性基、含窒素５員芳香族複素環、又は含窒素６員芳香族複素環であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記ホスト化合物Ａと前記ホスト化合物Ｂが、下記要件（１２）及び（１３）の関係を満たすことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（１２）前記ホスト化合物Ａ及び前記ホスト化合物Ｂの励起三重項エネルギー（Ｔ１エネルギー）≧３．０ｅＶ
（１３）［前記ホスト化合物ＡのＬＵＭＯエネルギー準位］−［前記ホスト化合物ＢのＬＵＭＯエネルギー準位］≧０．１５ｅＶ
【請求項５】
前記発光層が、下記要件（１４）〜（１６）の関係を満たす前記リン光発光性化合物、前記ホスト化合物Ａ及び前記ホスト化合物Ｂを含有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（１４）前記リン光発光性化合物の溶液中における発光スペクトルの発光極大波長が、４７０ｎｍ以下
（１５）［前記リン光発光性化合物のＨＯＭＯエネルギー準位］−［前記ホスト化合物ＢのＨＯＭＯエネルギー準位］≧０．３５ｅＶ
（１６）前記ホスト化合物Ａと前記ホスト化合物Ｂの比率が、１０：９０〜９０：１０
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、並びに、それを具備した表示装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」ともいう）は、陽極と陰極の間を、有機発光物質が含有された有機薄膜層（単層部又は多層部）で構成する薄膜型の全固体素子である。
有機ＥＬ素子に電圧を印加すると、有機薄膜層に陰極から電子が、陽極から正孔が注入され、これらが発光層（有機発光物質含有層）において再結合して励起子が生じる。有機ＥＬ素子はこれら励起子からの光の放出（蛍光・リン光）を利用した発光素子であり、次世代の平面ディスプレイや照明として期待されている技術である。
更に、通常の蛍光発光を利用する有機ＥＬ素子に比べ、原理的に約４倍の発光効率が実現可能である励起三重項からのリン光発光を利用する有機ＥＬ素子がプリンストン大学から報告されて以来、室温でリン光を示す材料の開発を始めとし、発光素子の層構成や電極の研究開発が世界中で行われている。【０００３】
このように、リン光発光方式は、大変ポテンシャルの高い方式であるが、素子寿命はまだ十分とはいえない。実際に、スマートフォンにもテレビにも、赤色発光と緑色発光にはこのリン光発光が適用されているものの、青色発光には旧来の蛍光発光が使われており、まだ青色リン光を使った電子ディスプレイは実用化されていない。【０００４】
発光素子において、リン光発光材料は、通常ホスト化合物と呼ばれる有機化合物との混合膜として使用されているが、これには、主に二つの要因がある。一つ目は、発光材料同士が凝集することにより発光効率が低下してしまうため、ホストは発光材料の分散剤の役割を有する。二つ目は、発光材料へ電荷（正孔・電子）を運ぶ役割である。【０００５】
ここで、素子寿命に影響を与える要因として、一つ目としては、発光材料が分解することにより非発光となること、二つ目としては、発光材料以外の化合物が化学反応を起こして、励起三重項エネルギー（Ｔ１エネルギー）が低下し、クエンチャーとなり、発光が低下すること、三つ目としては、発光層の膜質変化により電荷（正孔・電子）の移動性が変化し、発光材料において再結合確率の低下、再結合位置の変化による寿命の低下が起こること、等が挙げられる。【０００６】
特に、青色リン光材料はバンドギャップが広いため、ＨＯＭＯのエネルギー準位が低く、ＬＵＭＯのエネルギー準位が高くなり、Ｔ１エネルギーが高くなる。このため、青色リン光材料とホスト化合物のＨＯＭＯエネルギー差が小さくなるため、ホスト化合物が主に正孔を運ぶようになり、正孔の移動度が早く、リン光発光材料の正孔トラップ能が低下する。これにより、再結合確率の低下が起きたり、発光位置が陰極側に片寄り発光領域が低下したりするため、素子寿命低下の原因となっていると考えている。また、青色リン光材料とホスト化合物のＨＯＭＯエネルギー差が小さいため、ホスト励起子が生成しやすく、発光層の膜質変化が発生し、キャリア移動性や結合確率の低下が起きていると考えている。【０００７】
このような課題に対して、ホストに、アクセプター性の高い芳香族化合物を用い、ＨＯＭＯエネルギー準位を低くすることで、青色リン光材料とホスト化合物のＨＯＭＯエネルギー差が大きいホスト化合物を得る方法がある。しかしながら、アクセプター性の高いホスト化合物は励起子の耐性が悪いため、素子寿命が低いという課題がある。【０００８】
そこで、特許文献１には、ホスト化合物の基本骨格の６０％以上が同一構造を有するホスト化合物を２種類以上用いることで、発光層に使用する化合物の結晶化を抑制して、素子の発光効率、駆動電圧を改良する技術が開示されている。
また、特許文献２には、発光層に含まれるホスト化合物の３環から５環が縮環した芳香族炭化水素環と芳香族複素環の総数、単環又は２環が縮合した芳香族炭化水素環と芳香族複素環との総数を規定することでホスト化合物同士の凝集を抑制し、素子寿命、及び駆動電圧を改良する技術が開示されている。【０００９】
しかし、これらの技術は、特定のホスト化合物の混合による凝集抑制により、膜質を安定化させるものと思われるが、キャリアの輸送性の調整については述べられていない。このため、青色リン光材料とホスト化合物のＨＯＭＯエネルギー差が小さいという、青色リン光材料の特有の性質によって発生する課題（例えば、正孔の移動度が早くなり再結合確率が低下するという課題、発光位置が陰極側に片寄るため発光領域が低下するという課題、キャリア漏れによって周辺層が劣化するという課題、ホスト励起子が生成しやすいため、発光層の膜質変化が発生し、キャリア移動性や結合確率が低下するという課題）に対しては、改良の余地がある。そのため、キャリア輸送性を調整すること、及び膜質安定性を向上させることにより、素子を長寿命化すると共に、素子を長時間駆動させた後の電圧上昇及び効率変動が抑制された有機ＥＬ素子の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０９６２６３号
【特許文献２】特開２０１４−１７９４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、長寿命で、長時間駆動させた後の電圧上昇及び効率低下が抑制された有機エレクトロルミネッセンス素子、該素子を備えた表示装置及び照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、以下の事項を見出した。有機ＥＬ素子の発光層に、ある化合物と、該化合物に電子吸引性基、又は、５員又は６員の含窒素複素環を置換させることによって、ＨＯＭＯのエネルギー準位差が０．１５ｅＶ以上異なるようにした近似の骨格を有する２種類の化合物を用いる。これにより、キャリア移動特性を変化させつつ、かつ、２種の化合物が近似構造の化合物であるため、２種の化合物の会合状態が１分子のように振る舞い、安定な会合状態を形成することができる。これにより、通電時の膜安定性が高くなり、長寿命で、長時間駆動させた後の電圧上昇及び効率低下が抑制された有機ＥＬ素子等を提供する課題を解決できることを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明の上記課題は、以下の手段により解決される。【００１３】
１．陽極及び陰極により挟まれた発光層と、前記発光層を含む複数の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が、リン光発光性化合物、下記式と下記要件（１１）の関係を満たすホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂを含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
ホスト化合物Ａ＝Ｘ＋ｎＲ１
ホスト化合物Ｂ＝Ｘ＋ｍＲ２
（式中、Ｘは複数の芳香環基が連結した構造を有し、結合位置も同一である構造を表す。前記芳香環基とは、芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基を意味する。
ホスト化合物ＡのＸ及びホスト化合物ＢのＸは、同一構造である。
Ｒ１は、水素原子、置換基を有していてもよいフェニル基又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
Ｒ２は、電子吸引性基、５員の含窒素複素環又は６員の含窒素複素環を表す。
ｎは、０又は１〜４の整数を表し、ｎが０の場合は、Ｒ１は水素原子を表す。
ｍは、１〜４の整数を表す。）
(１１)［前記ホスト化合物ＡのＨＯＭＯエネルギー準位］−［前記ホスト化合物ＢのＨＯＭＯエネルギー準位］≧０．１５ｅＶ【００１４】
２．前記Ｘが、下記一般式（２）〜（７）で表される構造を有することを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００１５】
【化１】
2017199622.tif 000002
【００１６】
（一般式（２）〜（４）において、Ｘ１及びＸ２は各々独立に、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子のいずれか一つを表し、窒素原子の場合は置換基を有する。Ｌ１、Ｌ２及びＬ３は、連結基を表す。）【００１７】
【化２】
2017199622.tif 000003
【００１８】
（一般式（５）において、環ａは２つの隣接環の任意の位置で縮合する式（ａ５）で表される芳香環又は複素環を表し、Ｘ５１はＣ−Ｒ又は窒素原子を表す。環ｂは２つの隣接環の任意の位置で縮合する式（ｂ５）で表される複素環を表し、Ｌ１及びＬ２は各々独立に、炭素数６〜２２の芳香族炭化水素環基、炭素数３〜１６の芳香族複素環基、又はそれらが２〜１０連結された基を表す。Ｌ１及びＬ２におけるこれらの芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基は、置換基を有してもよい。ｐは０〜７の整数を表す。ここで、ｐが２以上の場合、Ｌ１はそれぞれ同一でも異なってもよく、Ｌ２はそれぞれ同一でも異なってもよい。Ｒ、Ｒ５１〜Ｒ５３は各々独立に、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数７〜３８のアラルキル基、炭素数２〜２０のアルケニル基、炭素数２〜２０のアルキニル基、炭素数２〜４０のジアルキルアミノ基、炭素数１２〜４４のジアリールアミノ基、炭素数１４〜７６のジアラルキルアミノ基、炭素数２〜２０のアシル基、炭素数２〜２０のアシルオキシ基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数２〜２０のアルコキシカルボニル基、炭素数２〜２０のアルコキシカルボニルオキシ基、炭素数１〜２０のアルキルスルホニル基、炭素数６〜２２の芳香族炭化水素環基、又は炭素数３〜１６の芳香族複素環基を表し、これらはそれぞれ置換基を有してもよい。【００１９】
【化３】
2017199622.tif 000004
【００２０】
（一般式（６）において、Ａ６１〜Ａ６８は各々独立に、Ｃ−Ｒｘ又は窒素原子を表し、複数のＲｘはそれぞれ同じであっても異なっていてもよい。複数のＲｘは各々独立に、水素原子、あるいは、一般式（２）〜（４）の置換基と同義である。Ｒ６１及びＲ６２は各々独立に、Ｒｘと同義の基を表す。）【００２１】
【化４】
2017199622.tif 000005
【００２２】
（一般式（７）において、Ｘ７１、Ｘ７２及びＸ７３は各々独立に、Ｃ−Ｒ´又は窒素原子を表し、Ｘ７１、Ｘ７２及びＸ７３の少なくとも一つは窒素原子である。Ｒ´、Ａｒ７１及びＡｒ７２は各々独立に、水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１〜１２のアルキル基、又は、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基を表す。Ｒ´、Ａｒ７１及びＡｒ７２が全て同時に水素原子であることはない。）【００２３】
３．前記Ｒ２が、電子吸引性基、含窒素５員芳香族複素環、又は含窒素６員芳香族複素環であることを特徴とする前記１又は前記２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００２４】
４．前記ホスト化合物Ａと前記ホスト化合物Ｂが、下記要件（１２）及び（１３）の関係を満たすことを特徴とする前記１から前記３のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（１２）前記ホスト化合物Ａ及び前記ホスト化合物Ｂの励起三重項エネルギー（Ｔ１エネルギー）≧３．０ｅＶ
（１３）［前記ホスト化合物ＡのＬＵＭＯエネルギー準位］−［前記ホスト化合物ＢのＬＵＭＯエネルギー準位］≧０．１５ｅＶ【００２５】
５．前記発光層が、下記要件（１４）〜（１６）の関係を満たす前記リン光発光性化合物、前記ホスト化合物Ａ及び前記ホスト化合物Ｂを含有することを特徴とする前記１から前記４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（１４）前記リン光発光性化合物の溶液中における発光スペクトルの発光極大波長が、４７０ｎｍ以下
（１５）［前記リン光発光性化合物のＨＯＭＯエネルギー準位］−［前記ホスト化合物ＢのＨＯＭＯエネルギー準位］≧０．３５ｅＶ
（１６）前記ホスト化合物Ａと前記ホスト化合物Ｂの比率が、１０：９０〜９０：１０【００２６】
６．前記１から前記５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする表示装置。【００２７】
７．前記１から前記５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする照明装置。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、長寿命で、長時間駆動させた後の電圧上昇及び効率低下が抑制された有機エレクトロルミネッセンス素子、該素子を備えた表示装置及び照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】照明装置の概略図である。
【図２】図１に示す照明装置の断面図である。
【図３】有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例である。
【図４】図３に示す表示部Ａの模式図である。
【図５】画素の回路図である。
【図６】図３の表示部Ａに係るパッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、表示装置や照明装置に好適に具備させることができる。
【００３１】
以下、本発明とその構成要素及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
【００３２】
なお、本発明でいうＨＯＭＯ（最高被占軌道：Ｈｉｇｈｅｓｔ  Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）のエネルギー準位及びＬＵＭＯ（最低空軌道：Ｌｏｗｅｓｔ  Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）のエネルギー準位は、米国Ｇａｕｓｓｉａｎ社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるＧａｕｓｓｉａｎ０３（Ｇａｕｓｓｉａｎ０３、Ｒｅｖｉｓｉｏｎ  Ｄ０２，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，ｅｔ  ａｌ，  Ｇａｕｓｓｉａｎ，  Ｉｎｃ．，  Ｗａｌｌｉｎｇｆｏｒｄ  ＣＴ，  ２００４．）を用いて求めた値である。
本発明に用いるホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂは、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊を用い、リン光発光性化合物はＢ３ＬＹＰ／ＬａｎＬ２ＤＺを用いて、対象とする分子構造の構造最適化を行うことによりＨＯＭＯのエネルギー準位及びＬＵＭＯのエネルギー準位を算出する(ｅＶ単位換算値)。この計算値が有効な背景には、この手法で求めた計算値と実験値の相関が高いことが知られている。
【００３３】
ホスト化合物Ａ及びホスト化合物ＢのＴ１エネルギーは、時間依存密度汎関数法（Ｔｉｍｅ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ＤＦＴ）による励起状態計算を実施して算出した。
【００３４】
《本発明の効果の発現機構ないし作用機構》
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
青色リン光発光材料は、バンドギャップが広いため、Ｔ１エネルギーが高くなり、ＨＯＭＯのエネルギー準位が低く、ＬＵＭＯのエネルギー準位が高くなる。このため、青色リン光発光材料とホスト化合物のＨＯＭＯエネルギー差が小さくなる。このため、ドーパントによる正孔トラップ能が低下し、ホストが主に正孔移動するため移動度が早くなり、キャリアの再結合確率の低下が起きたり、発光位置が陰極側に片寄り発光領域が低下したりすることにより、素子寿命の低下の原因となっていると推定している。
【００３５】
また、キャリアの周辺層への漏れによって、周辺層の化学変化が起こり、周辺層の膜質変化や、クエンチャー生成による素子寿命の低下が起きるものと推定している。また、ホストが励起子になりやすいため、ホストの化学変化により、膜質安定性の低下や、Ｔ１エネルギーの低下、クエンチャー生成に起因する素子寿命の低下が発生していると推察している。
【００３６】
このような原因に対して、ＨＯＭＯのエネルギー準位差が０．１５ｅＶ以上異なる２種類のホスト化合物で、あたかも１分子の様に振る舞う会合体を形成するホスト化合物を用いることで、キャリア移動特性を調整し、ホスト励起子の生成を抑制させることができ、更に膜質安定性を向上させることができる。これにより、素子寿命が長く、長時間駆動させた後の電圧上昇及び効率低下の課題を解決できることを見出し、本発明に至った。
【００３７】
《有機エレクトロルミネッセンス素子》
本発明の有機ＥＬ素子は、陽極及び陰極により挟まれた発光層と、前記発光層を含む複数の有機層を有する。そして、発光層が、リン光発光性化合物を含有すると共に、下記式と下記要件（１１）の関係を満たすホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂを含有する。
以下、本発明の有機ＥＬ素子材料について説明する。
【００３８】
本発明において、発光層に含まれる有機ＥＬ材料は、リン光発光性化合物と、下記式及び要件（１１）の関係を満たすホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂである。
【００３９】
ホスト化合物Ａ＝Ｘ＋ｎＲ１
ホスト化合物Ｂ＝Ｘ＋ｍＲ２
【００４０】
式中、Ｘは複数の芳香環基が連結した構造を有し、結合位置も同一である構造を表す。前記芳香環基とは、芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基を意味する。
ここで、「結合位置も同一である構造」とは、ホスト化合物ＡのＸと、ホスト化合物ＢのＸとの両者で、複数の芳香環基の連結部位（結合位置）も同一であるという意味である。
また、ホスト化合物ＡのＸ及びホスト化合物ＢのＸは、同一構造である。
【００４１】
芳香族炭化水素環基としては、例えば、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、ｏ−テルフェニル環、ｍ−テルフェニル環、ｐ−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。特に好ましくは、ベンゼン環である。
【００４２】
芳香族複素環基としては、例えば、シロール環、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンズイミダゾール環、ベンズチアゾール環、ベンズオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、チエノチオフェン環、カルバゾール環、アザカルバゾール環（カルバゾール環を構成する炭素原子の任意の一つ以上が窒素原子で置き換わったものを表す）、ジベンゾシロール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ベンゾチオフェン環やジベンゾフラン環を構成する炭素原子の任意の一つ以上が窒素原子で置き換わった環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、アクリジン環、ベンゾキノリン環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジチアジン環、トリフェノジオキサジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環、ナフトフラン環、ナフトチオフェン環、ナフトジフラン環、ナフトジチオフェン環、アントラフラン環、アントラジフラン環、アントラチオフェン環、アントラジチオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、ジベンゾカルバゾール環、インドロカルバゾール環、ジチエノベンゼン環等が挙げられる。特に好ましくは、ジベンゾフラン環、カルバゾール環である。
これらの芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基は、置換基を有していてもよい。
【００４３】
Ｒ１は、水素原子、置換基を有していてもよいフェニル基又は置換基を有していてもよいアルキル基を表す。
フェニル基としては、例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等が挙げられる。
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等が挙げられる。
【００４４】
Ｒ２は、電子吸引性基、５員の含窒素複素環又は６員の含窒素複素環を表す。
電子吸引性基としては、シアノ基、ニトロ基、アルキルホスフィノ基、アリールホスフィノ基、アシル基、フルオロアルキル基、ペンタフルオロスルファニル基、及び、ハロゲン原子からなる群より選択される少なくとも１種以上の置換基を用いることができる。アルキルホスフィノ基としては、例えば、ジメチルホスフィノ基、ジエチルホスフィノ基、ジシクロヘキシルホスフィノ基等が挙げられる。また、アリールホスフィノ基としては、例えば、ジフェニルホスフィノ基、ジナフチルホスフィノ基等が挙げられる。また、アシル基としては、例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基等が挙げられる。また、フルオロアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基等が挙げられる。また、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、臭素原子等が挙げられる。電子吸引性基としては、シアノ基が好ましい。
【００４５】
５員又は６員の含窒素複素環は、置換基を有していてもよいし、置換基を有していなくてもよい。また、これらの含窒素複素環基は、単環であってもよいし、５員環ないし６員環が更に縮環して多環縮合環を形成していてもよい。
５員の含窒素複素環としては、例えば、含窒素５員芳香族複素環であり、６員の含窒素複素環としては、例えば、含窒素６員芳香族複素環である。
含窒素５員芳香族複素環としては、具体的には、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、チアゾール環等が挙げられる。また、含窒素６員芳香族複素環としては、具体的には、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環等が挙げられる。
なお、Ｒ２としては、インドール環、ベンズイミダゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、キノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、フタラジン環、カルバゾール環、アザカルバゾール環（カルバゾール環を構成する炭素原子の一つ以上が窒素原子に置換されたもの）、ジベンゾカルバゾール環、インドロカルバゾール環、アクリジン環、フェナジン環、ベンゾキノリン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジオキサジン環、トリフェノジチアジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環等のその他の多員の含窒素芳香族複素環を用いることもできる。
【００４６】
ｎは、０又は１〜４の整数を表し、ｎが０の場合は、Ｒ１は水素原子を表す。ｍは、１〜４の整数を表す。
【００４７】
（要件（１１）について）
(１１)［前記ホスト化合物ＡのＨＯＭＯエネルギー準位］−［前記ホスト化合物ＢのＨＯＭＯエネルギー準位］≧０．１５ｅＶ
【００４８】
要件（１１）の式の値が０．１５ｅＶ未満では、ホスト化合物Ａとホスト化合物Ｂで正孔を運ぶため、正孔の移動度が早く、再結合確率の低下や発光領域の低下により素子寿命が短くなり、長時間駆動させた後の電圧上昇及び効率低下が起きる。したがって、要件（１１）の式の値は、０．１５ｅＶ以上とする。素子寿命をより長くし、長時間駆動させた後の電圧上昇及び効率低下をより抑制する観点から、好ましくは０．１７ｅＶ以上、より好ましくは０．２０ｅＶ以上である。上限については特に規定されるものではないが、キャリア輸送性の観点から、好ましくは０．６０ｅＶ以下である。
【００４９】
ホスト化合物Ａ及びホスト化合物ＢのＸとしては、例えば、下記一般式（２）〜（７）で表される構造を有するものが挙げられる。ただし、Ｘとしてはこれに限定されるものではない。
【００５０】
〈一般式（２）〜（４）で表される化合物〉
一般式（２）〜（４）について、説明する。
【００５１】
【化５】
2017199622.tif 000006
【００５２】
一般式（２）〜（４）において、Ｘ１及びＸ２は各々独立に、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子のいずれか一つを表し、窒素原子の場合は置換基を有する。
置換基としては、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、芳香族炭化水素環基（アリール基ともいい、例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等）、非芳香族複素環基、芳香族複素環基（ヘテロアリール基ともいい、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾチオフェニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等）、ハロゲン原子、アルコキシル基、シクロアルコキシル基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、アリールスルホニル基、アミノ基、ジアリールアミノ基、アリールシリル基、アリールホスフィノ基、アリールホスホリル基を用いることができる。
なお、これらの基は、更に上記の置換基によって置換されていてもよいし、また、それらが互いに縮合して更に環を形成してもよい。
【００５３】
置換基は、好ましくは、アリール基又はヘテロアリール基であり、アリール基として好ましくはフェニル基である。ヘテロアリール基として好ましくはジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基及びカルバゾリル基である。アリール基及びヘテロアリール基は、各芳香環を形成する炭素原子の一部が窒素原子に置き換わっていてもよいし、更に置換基を有していてもよい。
【００５４】
一般式（２）〜（４）において、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３は、連結基を表す。
Ｌ１、Ｌ２及びＬ３で表される連結基として、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基等の炭化水素基の他、ヘテロ原子を含むものであってもよく、芳香環基、複素環基に由来する連結基であってもよい。芳香環基としては、具体的にベンゼン、トルエン、ナフタレン等が挙げられ、複素環基としては、具体的には、ピリジン、チアゾール、イミダゾール、フラン、チオフェン、ピリミジン、ジベンゾフラニル基、及びカルバゾリル基等が挙げられる。
【００５５】
〈一般式（５）で表される化合物〉
一般式（５）について、説明する。
【００５６】
【化６】
2017199622.tif 000007
【００５７】
（一般式（５）において、環ａは２つの隣接環の任意の位置で縮合する式（ａ５）で表される芳香環又は複素環を表し、Ｘ５１はＣ−Ｒ又は窒素原子を表す。環ｂは２つの隣接環の任意の位置で縮合する式（ｂ５）で表される複素環を表し、Ｌ１及びＬ２は各々独立に、炭素数６〜２２の芳香族炭化水素環基、炭素数３〜１６の芳香族複素環基、又はそれらが２〜１０連結された基を表す。Ｌ１及びＬ２におけるこれらの芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基は、置換基を有してもよい。ｐは０〜７の整数を表す。ここで、ｐが２以上の場合、Ｌ１はそれぞれ同一でも異なってもよく、Ｌ２はそれぞれ同一でも異なってもよい。Ｒ、Ｒ５１〜Ｒ５３は各々独立に、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数７〜３８のアラルキル基、炭素数２〜２０のアルケニル基、炭素数２〜２０のアルキニル基、炭素数２〜４０のジアルキルアミノ基、炭素数１２〜４４のジアリールアミノ基、炭素数１４〜７６のジアラルキルアミノ基、炭素数２〜２０のアシル基、炭素数２〜２０のアシルオキシ基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数２〜２０のアルコキシカルボニル基、炭素数２〜２０のアルコキシカルボニルオキシ基、炭素数１〜２０のアルキルスルホニル基、炭素数６〜２２の芳香族炭化水素環基、又は炭素数３〜１６の芳香族複素環基を表し、これらはそれぞれ置換基を有してもよい。
【００５８】
一般式（５）中、（ａ５）におけるＸ５１が、Ｃ−Ｒであることが好ましい。
【００５９】
〈一般式（６）で表される化合物〉
一般式（６）について、説明する。
【００６０】
【化７】
2017199622.tif 000008
【００６１】
一般式（６）において、Ａ６１〜Ａ６８は各々独立に、Ｃ−Ｒｘ又は窒素原子（Ｎ）を表し、複数のＲｘはそれぞれ同じであっても異なっていてもよい。Ａ６１〜Ａ６８のいずれか一つ以上がＮである場合には、電荷輸送性が向上し、低電圧で駆動時の電圧上昇を小さく抑えることができる。
【００６２】
更に、Ａ６１及びＡ６３のいずれか一つ以上がＮであることが好ましく、更にはＡ６１がＮであることがより好ましい形態として挙げられる。また一方で、Ａ６１〜Ａ６８が全てＣ−Ｒｘである場合にも、耐久性をより向上させることができるため、好ましい形態として挙げられる。特に一般式（６）においては、Ａ６１〜Ａ６８はいずれもＣ−Ｒｘであることが好ましい。
【００６３】
複数のＲｘは各々独立に、水素原子、あるいは、一般式（２）〜（４）で説明した置換基と同義であり、前記置換基の構造と同じ構造が挙げられる。なお、これらの置換基は更に一般式（２）〜（４）で説明した置換基によって置換されていてもよいし、また、それらが互いに縮合して更に環を形成してもよい。Ｒｘが置換基の場合、アリールホスホリル基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基が好ましい。
【００６４】
一般式（６）において、Ｒ６１及びＲ６２は各々独立に、Ｒｘと同義の基を表す。Ｒ６１及びＲ６２は、アリールシリル基、アリールホスホリル基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基、ジアリールアミノ基のいずれかであることが好ましく、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基のいずれかであることが好ましい。芳香族炭化水素環基としてはフェニル基、芳香族複素環基としては、ジベンソフリル基等が好ましく挙げられる。
【００６５】
〈一般式（７）で表される化合物〉
一般式（７）で表される化合物について説明する。
【００６６】
【化８】
2017199622.tif 000009
【００６７】
一般式（７）において、Ｘ７１、Ｘ７２及びＸ７３は各々独立に、Ｃ−Ｒ´又は窒素原子を表し、Ｘ７１、Ｘ７２及びＸ７３の少なくとも一つは窒素原子である。
好ましくはＸ７１、Ｘ７２及びＸ７３の内、二つ又は三つが窒素原子であり、より好ましくはＸ７１、Ｘ７２及びＸ７３の全てが窒素原子である。
【００６８】
一般式（７）において、Ｒ´、Ａｒ７１及びＡｒ７２は各々独立に、水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１〜１２のアルキル基、又は、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基を表す。Ｒ´、Ａｒ７１及びＡｒ７２が全て同時に水素原子であることはない。
【００６９】
好ましくは、Ｒ′は水素原子又はアルキル基であり、より好ましくは水素原子である。好ましくは、Ａｒ７１、Ａｒ７２は炭素数１〜１２のアルキル基又は環形成炭素数６〜３０のアリール基であり、より好ましくは、Ａｒ７１及びＡｒ７２は炭素数４以下のアルキル基又は環形成炭素数６〜１２のアリール基である。
【００７０】
以下に、ホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂの具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
【００７１】
【表１】
2017199622.tif 000010
【００７２】
【表２】
2017199622.tif 000011
【００７３】
【表３】
2017199622.tif 000012
【００７４】
【表４】
2017199622.tif 000013
【００７５】
【表５】
2017199622.tif 000014
【００７６】
【表６】
2017199622.tif 000015
【００７７】
【表７】
2017199622.tif 000016
【００７８】
（要件（１２）、（１３）について）
本発明の有機ＥＬ素子の一つの態様では、ホスト化合物Ａとホスト化合物Ｂが、上記要件（１１）の関係のほかに、下記要件（１２）、（１３）の関係を満たすことが好ましい。
【００７９】
（１２）前記ホスト化合物Ａ及び前記ホスト化合物Ｂの励起三重項エネルギー（Ｔ１エネルギー）≧３．０ｅＶ
【００８０】
ホスト化合物ＡのＴ１エネルギー及びホスト化合物ＢのＴ１エネルギーが、いずれも３．０ｅＶ以上であれば、ホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂが、リン光発光材料のクエンチャーとなりにくく、素子寿命がより長くなりやすくなる。したがって、ホスト化合物Ａ及びホスト化合物ＢのＴ１エネルギーは、３．０ｅＶ以上とすることが好ましい。素子寿命をより長くする観点から、より好ましくは３．０３ｅＶ以上、更に好ましくは３．０５ｅＶ以上である。上限については特に規定されるものではないが、化合物の安定性の観点から、より好ましくは３．２ｅＶ以下である。
【００８１】
なお、ホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂのいずれか一方のみのＴ１エネルギーが３．０ｅＶ以上であっても、前記効果を奏するが、ホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂのいずれも、Ｔ１エネルギーが３．０ｅＶ以上であれば、前記効果をより向上させることができる。そのため、ホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂのいずれも、Ｔ１エネルギーが３．０ｅＶ以上であることが好ましい。
【００８２】
（１３）［前記ホスト化合物ＡのＬＵＭＯエネルギー準位］−［前記ホスト化合物ＢのＬＵＭＯエネルギー準位］≧０．１５ｅＶ
【００８３】
要件（１３）の式の値が、０．１５ｅＶ以上であれば、発光層内の電子移動度が遅くなり、発光領域が広くなり、素子寿命がより長くなりやすくなる。したがって、要件（１３）の式の値は、０．１５ｅＶ以上であることが好ましい。素子寿命をより長くする観点から、より好ましくは０．２０ｅＶ以上、更に好ましくは０．２２ｅＶ以上である。上限については特に規定されるものではないが、キャリアバランスの観点から、より好ましくは０．６ｅＶ以下である。
【００８４】
（要件（１４）〜（１６）について）
本発明の有機ＥＬ素子の一つの態様では、リン光発光性化合物、ホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂが、上記要件（１１）の関係のほかに、下記要件（１４）〜（１６）の関係を満たすことが好ましい。
【００８５】
（１４）前記リン光発光性化合物の溶液中における発光スペクトルの発光極大波長が、４７０ｎｍ以下
【００８６】
リン光発光性化合物の溶液中における発光スペクトルの発光極大波長を、４７０ｎｍ以下にすることで、素子の色域を向上させることができる。したがって、リン光発光性化合物の溶液中における発光スペクトルの発光極大波長は、４７０ｎｍ以下とすることが好ましい。素子の色域をより向上させる観点から、より好ましくは４６５ｎｍ以下、更に好ましくは４６０ｎｍ以下である。下限については特に規定されるものではないが、化合物の安定性の観点から、より好ましくは４３５ｎｍ以上である。
【００８７】
溶液中の発光スペクトルは、例えば、無極性溶媒にドーパントを溶解した溶液に励起光を照射することにより得られる蛍光スペクトルから求めることができる。具体的には、例えば、２−メチルテトラヒドロフランにドーパントを溶解し、日立製Ｆ−７０００を用いて、蛍光スペクトルの測定を行う。
【００８８】
（１５）［前記リン光発光性化合物のＨＯＭＯエネルギー準位］−［前記ホスト化合物ＢのＨＯＭＯエネルギー準位］≧０．３５ｅＶ
【００８９】
要件（１５）の式の値を、０．３５ｅＶ以上とすることで、リン光発光性化合物による正孔トラップ性が高まり、正孔の移動度の調整がしやすくなる。したがって、要件（１５）の式の値は、０．３５ｅＶ以上であることが好ましい。正孔の移動度をより調整しやすくする観点から、より好ましくは０．５ｅＶ以上、更に好ましくは０．６５ｅＶ以上である。上限については特に規定されるものではないが、キャリアバランス、正孔の注入性の観点から、より好ましくは１．５ｅＶ以下である。
【００９０】
（１６）前記ホスト化合物Ａと前記ホスト化合物Ｂの比率が、１０：９０〜９０：１０
【００９１】
ホスト化合物Ａとホスト化合物Ｂの比率を、１０：９０〜９０：１０とすることで、膜質安定性が向上しやすく、また、正孔移動度の調整がしやすくなる。したがって、ホスト化合物Ａとホスト化合物Ｂの比率は、１０：９０〜９０：１０とすることが好ましい。前記比率は、膜質安定性をより向上させる観点、正孔の移動度の調整の観点から、好ましくは、３０：７０〜７０：３０、より好ましくは、４０：６０〜６０：４０である。
【００９２】
≪有機エレクトロルミネッセンス素子の概要≫
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極及び陰極により挟まれた発光層と、前記発光層を含む複数の有機層を有するものである。
【００９３】
［有機ＥＬ素子の構成層］
本発明の有機ＥＬ素子における代表的な素子構成としては、以下の構成を上げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（１）陽極／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（２）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／陰極
（３）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（４）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（５）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（６）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（７）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（８）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（９）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／電子輸送層／陰極
（１０）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
【００９４】
上記の中で（６）の構成が好ましく用いられるが、これに限定されるものではない。
本発明に用いる発光層は、単層又は複数層で構成されており、発光層が複数の場合は各発光層の間に非発光性の中間層を設けてもよい。発光層を複数層とする例としては、
（１１）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／電子阻止層／青発光層／緑赤発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（１２）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／電子阻止層／緑赤発光層／青発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（１３）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／電子阻止層／緑赤発光層／中間層／青発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００９５】
白色発光素子とする場合、請求項１に対しては（１２）の構成、請求項２に対しては（１１）の構成を好ましく用いることができる。
【００９６】
なお、必要に応じて、発光層と陰極との間に正孔阻止層（正孔障壁層ともいう）や電子注入層（陰極バッファー層ともいう）を設けてもよく、また、発光層と陽極との間に電子阻止層（電子障壁層ともいう）や正孔注入層（陽極バッファー層ともいう）を設けてもよい。
【００９７】
電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する層であり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。また、複数層で構成されていてもよい。
本発明に用いる正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する層であり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。また、複数層で構成されていてもよい。
【００９８】
（タンデム構造）
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、少なくとも１層の発光層を含む発光ユニットを複数積層した、いわゆるタンデム構造の素子であってもよい。
タンデム構造の代表的な素子構成としては、例えば以下の構成を挙げることができる。
陽極／第１発光ユニット／第２発光ユニット／第３発光ユニット／陰極
陽極／第１発光ユニット／中間層／第２発光ユニット／中間層／第３発光ユニット／陰極
【００９９】
ここで、上記第１発光ユニット、第２発光ユニット及び第３発光ユニットは全て同じであっても、異なっていてもよい。また二つの発光ユニットが同じであり、残る一つが異なっていてもよい。
【０１００】
また、第３発光ユニットはなくてもよく、一方で第３発光ユニットと電極の間に更に発光ユニットや中間層を設けてもよい。
【０１０１】
複数の発光ユニットは直接積層されていても、中間層を介して積層されていてもよく、中間層は、一般的に中間電極、中間導電層、電荷発生層、電子引抜層、接続層、中間絶縁層とも呼ばれ、陽極側の隣接層に電子を、陰極側の隣接層に正孔を供給する機能を持った層であれば、公知の材料及び構成を用いることができる。
【０１０２】
中間層に用いられる材料としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）、ＺｎＯ２、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＴｉＯｘ、ＶＯｘ、ＣｕＩ、ＩｎＮ、ＧａＮ、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２、ＳｒＣｕ２Ｏ２、ＬａＢ６、ＲｕＯ２、Ａｌ等の導電性無機化合物層、Ａｕ／Ｂｉ２Ｏ３等の２層膜、ＳｎＯ２／Ａｇ／ＳｎＯ２、ＺｎＯ／Ａｇ／ＺｎＯ、Ｂｉ２Ｏ３／Ａｕ／Ｂｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２／ＴｉＮ／ＴｉＯ２、ＴｉＯ２／ＺｒＮ／ＴｉＯ２等の多層膜、またＣ６０等のフラーレン類、オリゴチオフェン等の導電性有機物層、金属フタロシアニン類、無金属フタロシアニン類、金属ポルフィリン類、無金属ポルフィリン類等の導電性有機化合物層等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１０３】
発光ユニット内の好ましい構成としては、例えば上記の代表的な素子構成で挙げた（１）〜（１３）の構成から、陽極と陰極を除いたもの等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１０４】
タンデム型有機ＥＬ素子の具体例としては、例えば、米国特許第６３３７４９２号明細書、米国特許第７４２０２０３号明細書、米国特許第７４７３９２３号明細書、米国特許第６８７２４７２号明細書、米国特許第６１０７７３４号明細書、米国特許第６３３７４９２号明細書、国際公開第２００５／００９０８７号、特開２００６−２２８７１２号公報、特開２００６−２４７９１号公報、特開２００６−４９３９３号公報、特開２００６−４９３９４号公報、特開２００６−４９３９６号公報、特開２０１１−９６６７９号公報、特開２００５−３４０１８７号公報、特許第４７１１４２４号公報、特許第３４９６６８１号公報、特許第３８８４５６４号公報、特許第４２１３１６９号公報、特開２０１０−１９２７１９号、特開２００９−０７６９２９号、特開２００８−０７８４１４号公報、特開２００７−０５９８４８号公報、特開２００３−２７２８６０号公報、特開２００３−０４５６７６号公報、国際公開第２００５／０９４１３０号等に記載の素子構成や構成材料等によるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１０５】
〔有機層〕
上記の代表的な素子構成において、陽極と陰極を除いた層を「有機層」ともいう。
本発明に係る有機ＥＬ素子は、上述のような有機層を複数有する。
なお、特に区別の必要のない場合、各有機層をまとめて、単に「有機層」ともいう。
以下、各有機層について、詳細に説明する。
【０１０６】
＜発光層＞
本発明に用いる発光層は、陽極及び陰極により挟まれており、後述する少なくとも１種のリン光発光性化合物（ドーパント）と、前述したホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂを含有する。
なお、発光層中のリン光発光性化合物は、発光層の総量に対し１〜９０質量％であることが好ましい。
【０１０７】
本発明に用いる発光層は、電極又は電子輸送層及び正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層である。
発光層の厚さの総和は特に制限はないが、膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加することを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、好ましくは２ｎｍ〜５μｍの範囲内に調整され、更に好ましくは２〜２００ｎｍの範囲内に調整され、特に好ましくは５〜１００ｎｍの範囲内に調整される。
【０１０８】
発光層の作製には、後述するリン光発光性化合物やホスト化合物を用いて、例えば、真空蒸着法、湿式法（ウェットプロセスともいい、例えば、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、ＬＢ法（ラングミュア・ブロジェット（ＬａｎｇｍｕｉｒＢｌｏｄｇｅｔｔ法））等を挙げることができる。）等により成膜して形成することができる。
【０１０９】
（リン光発光性化合物）
本発明に用いるリン光発光性化合物は、溶液中における発光スペクトルの発光極大波長が、４７０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１１０】
リン光発光性化合物とは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温（２５℃）にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、２５℃において０．０１以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は０．１以上である。
【０１１１】
上記リン光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光IIの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光発光性化合物は、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率（０．０１以上）が達成されればよい。本発明において使用できるリン光発光性化合物としては、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
【０１１２】
リン光性発光化合物の発光は原理としては２種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光発光性化合物（ドーパント）に移動させることでリン光発光性化合物（ドーパント）からの発光を得るというエネルギー移動型である。もう一つはリン光発光性化合物（ドーパント）がキャリアトラップとなり、リン光発光性化合物（ドーパント）上でキャリアの再結合が起こり、リン光性発光性化合物（ドーパント）からの発光が得られるというキャリアトラップ型である。これらいずれの場合においても、リン光発光性化合物（ドーパント）の励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
【０１１３】
（リン光発光性化合物の具体例）
本発明に使用できる公知のリン光発光性化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている金属錯体等の化合物等が挙げられる。
【０１１４】
Ｎａｔｕｒｅ  ３９５，１５１（１９９８）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７８，１６２２（２００１）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１９，７３９（２００７）、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．１７，３５３２（２００５）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１７，１０５９（２００５）、国際公開第２００９／１００９９１号、国際公開第２００８／１０１８４２号、国際公開第２００３／０４０２５７号、米国特許出願公開第２００６／８３５４６９号明細書、米国特許出願公開第２００６／０２０２１９４号明細書、米国特許出願公開第２００７／００８７３２１号明細書、米国特許出願公開第２００５／０２４４６７３号明細書、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０，１７０４（２００１）、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．１６，２４８０（２００４）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１６，２００３（２００４）、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．ｌｎｔ．Ｅｄ．２００６，４５，７８００、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８６，１５３５０５（２００５）、Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．３４，５９２（２００５）、Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．２９０６（２００５）、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４２，１２４８（２００３）、国際公開第２００９／０５０２９０号、国際公開第２００２／０１５６４５号、国際公開第２００９／０００６７３号、米国特許出願公開第２００２／００３４６５６号明細書、米国特許第７３３２２３２号明細書、米国特許出願公開第２００９／０１０８７３７号明細書、米国特許出願公開第２００９／００３９７７６号明細書、米国特許第６９２１９１５号明細書、米国特許第６６８７２６６号明細書、米国特許出願公開第２００７／０１９０３５９号明細書、米国特許出願公開第２００６／０００８６７０号明細書、米国特許出願公開第２００９／０１６５８４６号明細書、米国特許出願公開第２００８／００１５３５５号明細書、米国特許第７２５０２２６号明細書、米国特許第７３９６５９８号明細書、米国特許出願公開第２００６／０２６３６３５号明細書、米国特許出願公開第２００３／０１３８６５７号明細書、米国特許出願公開第２００３／０１５２８０２号明細書、米国特許第７０９０９２８号明細書、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．ｌｎｔ．Ｅｄ．４７，１（２００８）、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．１８，５１１９（２００６）、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４６，４３０８（２００７）、Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ  ２３，３７４５（２００４）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７４，１３６１（１９９９）、国際公開第２００２／００２７１４号、国際公開第２００６／００９０２４号、国際公開第２００６／０５６４１８号、国際公開第２００５／０１９３７３号、国際公開第２００５／１２３８７３号、国際公開第２００５／１２３８７３号、国際公開第２００７／００４３８０号、国際公開第２００６／０８２７４２号、米国特許出願公開第２００６／０２５１９２３号明細書、米国特許出願公開第２００５／０２６０４４１号明細書、米国特許第７３９３５９９号明細書、米国特許第７５３４５０５号明細書、米国特許第７４４５８５５号明細書、米国特許出願公開第２００７／０１９０３５９号明細書、米国特許出願公開第２００８／０２９７０３３号明細書、米国特許第７３３８７２２号明細書、米国特許出願公開第��００２／０１３４９８４号明細書、米国特許第７２７９７０４号明細書、米国特許出願公開第２００６／０９８１２０号明細書、米国特許出願公開第２００６／１０３８７４号明細書、国際公開第２００５／０７６３８０号、国際公開第２０１０／０３２６６３号、国際公開第２００８／１４０１１５号、国際公開第２００７／０５２４３１号、国際公開第２０１１／１３４０１３号、国際公開第２０１１／１５７３３９号、国際公開第２０１０／０８６０８９号、国際公開第２００９／１１３６４６号、国際公開第２０１２／０２０３２７号、国際公開第２０１１／０５１４０４号、国際公開第２０１１／００４６３９号、国際公開第２０１１／０７３１４９号、米国特許出願公開第２０１２／２２８５８３号明細書、米国特許出願公開第２０１２／２１２１２６号明細書、特開２０１２−０６９７３７号公報、特開２０１２−１９５５５４号公報、特開２００９−１１４０８６号公報、特開２００３−８１９８８号公報、特開２００２−３０２６７１号公報、特開２００２−３６３５５２号公報、特開２００９−２３１５１６号公報、国際公開２０１２／１１２８５３号、特許５１２４９４２号公報、特許４７８４６００号公報、特開２０１０−４７７６４号公報等である。
【０１１５】
本発明において、リン光発光性化合物は、効果に影響を及ぼさない範囲で、複数種の化合物を併用して用いてもよい。
【０１１６】
以下、本発明に用いるリン光発光性化合物の具体例を挙げるが、これらに限定されるものではない。
【０１１７】
【表８】
2017199622.tif 000017
【０１１８】
【表９】
2017199622.tif 000018
【０１１９】
【表１０】
2017199622.tif 000019
【０１２０】
【表１１】
2017199622.tif 000020
【０１２１】
（ホスト化合物）
本発明においては、ホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂを用いる。ホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂについては前述したとおりである。ここでは、ホスト化合物におけるその他の事項について説明する。
【０１２２】
本発明に用いるホスト化合物は、発光層において主に電荷の注入及び輸送を担う化合物であり、有機ＥＬ素子においてそれ自体の発光は実質的に観測されない。
ホスト化合物は、好ましくは室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が、０．１未満の化合物であり、更に好ましくはリン光量子収率が０．０１未満の化合物である。また、発光層に含有される化合物の内で、その層中での質量比が２０％以上であることが好ましい。
【０１２３】
また、ホスト化合物の励起状態エネルギーは、同一層内に含有されるリン光発光性化合物の励起状態エネルギーよりも高いことが好ましい。
ホスト化合物としては、正孔輸送能又は電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、更に、有機ＥＬ素子を高温駆動時や素子駆動中の発熱に対して安定して動作させる観点から、高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有することが好ましい。より好ましくはＴｇが９０℃以上であり、更に好ましくは１２０℃以上である。
【０１２４】
ここで、ガラス転移点（Ｔｇ）とは、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ：示差走査熱量法）を用いて、ＪＩＳ−Ｋ−７１２１に準拠した方法により求められる値である。
【０１２５】
本発明において、ホスト化合物は、効果に影響を及ぼさない範囲で、複数種の化合物を併用して用いてもよい。
【０１２６】
＜正孔阻止層＞
本発明に用いる正孔阻止層は、発光層の陰極側に隣接する。
発光層の陰極側に隣接する正孔阻止層とは、広い意味では電子輸送層の機能を有する層であり、好ましくは電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が小さい化合物からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる層である。
【０１２７】
本発明に用いる正孔阻止層の厚さとしては、好ましくは３〜１００ｎｍの範囲であり、更に好ましくは５〜３０ｎｍの範囲である。
【０１２８】
正孔阻止層に用いられる化合物としては、電子輸送性があり、正孔を輸送する能力が低い化合物がよく、具体的には、後述の電子輸送層に用いられる化合物、及び前述のホスト化合物として用いられる化合物を好ましく用いることができる。
また、必要に応じて、後述する電子輸送層に使用される化合物を、本発明に用いる正孔阻止層に含まれる化合物として用いることができる。
【０１２９】
例えば、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ピリジン誘導体、トリアジン誘導体テトラゾール誘導体等の含窒素芳香族複素環誘導体、ジベンゾフラン誘導体等が挙げられる。
【０１３０】
＜電子輸送層＞
本発明において電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する化合物からなり、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよい。
【０１３１】
電子輸送層の厚さの総和については特に制限はないが、通常は２ｎｍ〜５μｍの範囲であり、より好ましくは２〜５００ｎｍであり、更に好ましくは５〜２００ｎｍである。
【０１３２】
また、有機ＥＬ素子においては発光層で生じた光を電極から取り出す際、発光層から直接取り出される光と、光を取り出す電極と対極に位置する電極によって反射されてから取り出される光とが干渉を起こすことが知られている。光が陰極で反射される場合は、電子輸送層の厚さの総和を５ｎｍ〜２００μｍの間で適宜調整することにより、この干渉効果を効率的に利用することが可能である。
一方で、電子輸送層の厚さを厚くすると電圧が上昇しやすくなるため、特に厚さが厚い場合においては、電子輸送層の電子移動度は１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましい。
【０１３３】
電子輸送層に用いられる化合物（以下、電子輸送材料という）としては、電子の注入性又は輸送性、正孔の障壁性のいずれかを有していればよく、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１３４】
例えば、含窒素芳香族複素環誘導体（カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体（カルバゾール環を構成する炭素原子の一つ以上が窒素原子に置換されたもの）、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリダジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、アザトリフェニレン誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、テトラゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体等）、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、シロール誘導体、芳香族炭化水素環誘導体（ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン等）等が挙げられる。
【０１３５】
また、ホスト化合物の具体例で挙げた化合物が挙げられる。
また、配位子にキノリノール骨格やジベンゾキノリノール骨格を有する金属錯体、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）等及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、Ｇａ又はＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。
【０１３６】
その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン又はそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様にｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣ等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
【０１３７】
また、これらの材料を高分子鎖に導入した又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子化合物を用いることもできる。
【０１３８】
本発明に用いる電子輸送層においては、電子輸送層にドープ材をゲスト化合物としてドープして、ｎ性の高い（電子リッチ）電子輸送層を形成してもよい。ドープ材としては、金属錯体やハロゲン化金属など金属化合物等のｎ型ドーパントが挙げられる。このような構成の電子輸送層の具体例としては、例えば、特開平４−２９７０７６号公報、同１０−２７０１７２号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等の文献に記載されたものが挙げられる。
【０１３９】
有機ＥＬ素子に用いられる、公知の好ましい電子輸送材料の具体例としては、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１４０】
米国特許第６５２８１８７号明細書、米国特許第７２３０１０７号明細書、米国特許出願公開第２００５／００２５９９３号明細書、米国特許出願公開第２００４／００３６０７７号明細書、米国特許出願公開第２００９／０１１５３１６号明細書、米国特許出願公開第２００９／０１０１８７０号明細書、米国特許出願公開第２００９／０１７９５５４号明細書、国際公開第２００３／０６０９５６号、国際公開第２００８／１３２０８５号、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７５，４（１９９９）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７９，４４９（２００１）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１，１６２（２００２）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１，１６２（２００２）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７９，１５６（２００１）、米国特許第７９６４２９３号明細書、米国特許出願公開第２００９／０３０２０２号明細書、国際公開第２００４／０８０９７５号、国際公開第２００４／０６３１５９号、国際公開第２００５／０８５３８７号、国際公開第２００６／０６７９３１号、国際公開第２００７／０８６５５２号、国際公開第２００８／１１４６９０号、国際公開第２００９／０６９４４２号、国際公開第２００９／０６６７７９号、国際公開第２００９／０５４２５３号、国際公開第２０１１／０８６９３５号、国際公開第２０１０／１５０５９３号、国際公開第２０１０／０４７７０７号、欧州特許出願公開第２３１１８２６号明細書、特開２０１０−２５１６７５号公報、特開２００９−２０９１３３号公報、特開２００９−１２４１１４号公報、特開２００８−２７７８１０号公報、特開２００６−１５６４４５号公報、特開２００５−３４０１２２号公報、特開２００３−４５６６２号公報、特開２００３−３１３６７号公報、特開２００３−２８２２７０号公報、国際公開第２０１２／１１５０３４号等である。
また、ホスト化合物の具体例で挙げた化合物が挙げられる。
【０１４１】
電子輸送材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。
【０１４２】
＜電子注入層＞
電子注入層とは、必要に応じて、駆動電圧低下や発光輝度向上のために陰極と有機層間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３頁〜１６６頁）に詳細に記載されている。
【０１４３】
電子注入層は、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウム、フッ化カリウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウム、フッ化セシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。上記バッファー層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその厚さは０．１ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。
【０１４４】
＜電子阻止層＞
本発明に係る電子阻止層は、発光層の陽極側に隣接する。
本発明において発光層に隣接する電子阻止層とは、好ましくは正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が小さい化合物からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
また、前述した電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に用いる電子阻止層に含まれる材料として用いることができる。
【０１４５】
電子阻止層の厚さとしては、好ましくは３〜１００ｎｍの範囲であり、更に好ましくは５〜３０ｎｍの範囲である。
【０１４６】
＜正孔注入層＞
本発明に用いる正孔注入層（「陽極バッファー層」ともいう）とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために陽極と発光層との間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３〜１６６頁）に詳細に記載されている。
【０１４７】
本発明において正孔注入層は必要に応じて設け、上記のごとく陽極と発光層又は陽極と正孔輸送層との間に存在させてもよい。
【０１４８】
正孔注入層は、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、正孔注入層に用いられる材料としては、例えば前述の電子阻止層に用いられる化合物等が挙げられる。
【０１４９】
中でも、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニン誘導体、特表２００３−５１９４３２号公報や特開２００６−１３５１４５号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体、酸化バナジウムに代表される金属酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム錯体等に代表されるオルトメタル化錯体、トリアリールアミン誘導体等が好ましい。
【０１５０】
正孔注入層に用いられる化合物は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。
【０１５１】
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する化合物からなり、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有していればよい。
【０１５２】
正孔輸送層の厚さの総和については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲であり、より好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、更に好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
正孔輸送層に用いられる化合物（以下、「正孔輸送材料」ともいう。）としては、正孔の注入性又は輸送性、電子の障壁性のいずれかを有していればよく、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１５３】
例えば、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、イソインドール誘導体、アントラセンやナフタレン等のアセン系誘導体、フルオレン誘導体、フルオレノン誘導体及びポリビニルカルバゾール、芳香族アミンを主鎖又は側鎖に導入した高分子化合物又はオリゴマー、ポリシラン、導電性ポリマー又はオリゴマー（例えばPEDOT：PSS、アニリン系共重合体、ポリアニリン、ポリチオフェン等）等が挙げられる。
【０１５４】
トリアリールアミン誘導体としては、α−ＮＰＤに代表されるベンジジン型や、ＭＴＤＡＴＡに代表されるスターバースト型、トリアリールアミン連結コア部にフルオレンやアントラセンを有する化合物等が挙げられる。
【０１５５】
また、特表２００３−５１９４３２号公報や特開２００６−１３５１４５号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体も同様に正孔輸送材料として用いることができる。
【０１５６】
更に不純物をドープしたｐ性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報の各公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
また、特開平１１−２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ  ｅｔ．ａｌ．著文献（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ８０（２００２），ｐ．１３９）に記載されているような、いわゆるｐ型正孔輸送材料やｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物を用いることもできる。更にＩｒ（ｐｐｙ）３に代表されるような中心金属にＩｒやＰｔを有するオルトメタル化有機金属錯体も好ましく用いられる。
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、アザトリフェニレン誘導体、有機金属錯体、芳香族アミンを主鎖又は側鎖に導入した高分子化合物又はオリゴマー等が好ましく用いられる。
【０１５７】
本発明の有機ＥＬ素子に適用可能な、公知の好ましい正孔輸送材料の具体例としては、上記で挙げた文献の他、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１５８】
例えば、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６９，２１６０（１９９６）、Ｊ．Ｌｕｍｉｎ．７２−７４，９８５（１９９７）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７８，６７３（２００１）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９０，１８３５０３（２００７）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９０，１８３５０３（２００７）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１，９１３（１９８７）、Ｓｙｎｔｈ．Ｍｅｔ．８７，１７１（１９９７）、Ｓｙｎｔｈ．Ｍｅｔ．９１，２０９（１９９７）、Ｓｙｎｔｈ．Ｍｅｔ．１１１，４２１（２０００）、ＳＩＤ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｄｉｇｅｓｔ，３７，９２３（２００６）、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．３，３１９（１９９３）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．６，６７７（１９９４）、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．１５，３１４８（２００３）、米国特許出願公開第２００３／０１６２０５３号明細書、米国特許出願公開第２００２／０１５８２４２号明細書、米国特許出願公開第２００６／０２４０２７９号明細書、米国特許出願公開第２００８／０２２０２６５号明細書、米国特許第５０６１５６９号、国際公開第２００７／００２６８３号、国際公開第２００９／０１８００９号明細書、ＥＰ６５０９５５、米国特許出願公開第２００８／０１２４５７２号明細書、米国特許出願公開第２００７／０２７８９３８号明細書、米国特許出願公開第２００８／０１０６１９０号明細書、米国特許出願公開第２００８／００１８２２１号明細書、国際公開第２０１２／１１５０３４号、特表２００３−５１９４３２号公報、特開２００６−１３５１４５号公報、米国特許出願番号１３／５８５９８１号等である。
正孔輸送材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。
【０１５９】
＜含有物＞
前述した本発明における有機層は、更に他の含有物が含まれていてもよい。
含有物としては、例えば臭素、ヨウ素及び塩素等のハロゲン元素やハロゲン化化合物、Ｐｄ、Ｃａ、Ｎａ等のアルカリ金属やアルカリ土類金属、遷移金属の化合物や錯体、塩等が挙げられる。
含有物の含有量は、任意に決定することができるが、含有される層の全質量％に対して１０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５００ｐｐｍ以下であり、更に好ましくは５０ｐｐｍ以下である。
ただし、電子や正孔の輸送性を向上させる目的や、励起子のエネルギー移動を有利にするための目的等によってはこの範囲内ではない。
【０１６０】
［有機層の形成方法］
本発明の有機層（正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等）の形成方法について説明する。
本発明の有機層の形成方法は、特に制限はなく、従来公知の例えば真空蒸着法、湿式法（ウェットプロセスともいう）等による形成方法を用いることができる。
【０１６１】
湿式法としては、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法、カーテンコート法、ＬＢ法（ラングミュア−ブロジェット法）等があるが、均質な薄膜が得られやすく、かつ高生産性の点から、ダイコート法、ロールコート法、インクジェット法、スプレーコート法等のロール・ｔｏ・ロール方式適性の高い方法が好ましい。
【０１６２】
本発明に用いる有機ＥＬ材料を溶解又は分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ等の有機溶媒を用いることができる。
【０１６３】
また、分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法により分散することができる。
更に層毎に異なる製膜法を適用してもよい。製膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４５０℃、真空度１０−６〜１０−２Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、厚さ０．１ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５〜２００ｎｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１６４】
本発明に用いる有機層の形成は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施しても構わない。その際は作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
【０１６５】
［陽極］
有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上、好ましくは４．５Ｖ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Ａｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。
陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、また、パターン精度を余り必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。
また、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。
陽極の厚さは材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０１６６】
［陰極］
陰極としては仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。
【０１６７】
陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、厚さは通常１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極又は陰極のいずれか一方が透明又は半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
【０１６８】
また、陰極に上記金属を１〜２０ｎｍの厚さで作製した後に、陽極の説明で挙げる導電性透明材料をその上に作製することで、透明又は半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
【０１６９】
［支持基板］
本発明の有機ＥＬ素子に用いることのできる支持基板（以下、基体、基板、基材、支持体等ともいう。）としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また透明であっても不透明であってもよい。支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい（なお、透明である場合は「透明基板」ともいう。）。好ましく用いられる透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基板は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
【０１７０】
樹脂フィルムとしては、公知のものを使用でき、例えば、特開２０１５−０３８９４１号公報の段落０３７０等に記載の樹脂等を好適に使用できる。
【０１７１】
樹脂フィルムの表面には、特開２０１５−０３８９４１号公報の段落０３７１〜０３７３等に記載のような、無機物、有機物の被膜又はその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が０．０１ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下のガスバリアー性フィルムであることが好ましく、更には、ＪＩＳ Ｋ ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が、１．０×１０−３ｍｌ／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、水蒸気透過度が、１．０×１０−５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下の高性能なガスバリアー性フィルムであることが好ましい。
【０１７２】
不透明な支持基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。
本発明の有機ＥＬ素子の発光の室温における外部取り出し量子効率は、１％以上であることが好ましく、５％以上であるとより好ましい。
ここで、外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００である。
また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、有機ＥＬ素子からの発光色を、蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。
【０１７３】
［封止］
本発明の有機ＥＬ素子の封止に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と、電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。封止部材としては、有機ＥＬ素子の表示領域を覆うように配置されていればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また、透明性、電気絶縁性は特に限定されるものではない。
具体的には、例えば、特開２０１５−０３８９４１号公報の段落０３７９、０３８２、０３８３等に記載の封止部材及び接着剤を好適に使用できる。
【０１７４】
本発明においては、有機ＥＬ素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。更には、ポリマーフィルムはＪＩＳ Ｋ ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が１．０×１０−３ｍｌ／ｍ２／２４ｈ以下、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％）が、１．０×１０−３ｇ／（ｍ２／２４ｈ）以下のものであることが好ましい。
【０１７５】
封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。
【０１７６】
また、特開２０１５−０３８９４１号公報の段落０３８４、０３８５等に記載のように、有機層を挟み支持基板と対向する側の電極の外側に該電極と有機層を被覆し、支持基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。
【０１７７】
なお、封止部材と有機ＥＬ素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
【０１７８】
このような吸湿性化合物としては、例えば、特開２０１５−０３８９４１号公報の段落０３８７等に記載の化合物が好適に用いられる。
【０１７９】
［保護膜、保護板］
有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜又は前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために、保護膜又は保護板を設けてもよい。特に、封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量かつ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
【０１８０】
［光取り出し向上技術］
有機エレクトロルミネッセンス素子は、空気よりも屈折率の高い（屈折率１．６〜２．１程度の範囲内）層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち１５％から２０％程度の光しか取り出せないと一般的に言われている。これは、臨界角以上の角度θで界面（透明基板と空気との界面）に入射する光は、全反射を起こし素子外部に取り出すことができないことや、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として、光が素子側面方向に逃げるためである。
【０１８１】
この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法（例えば、米国特許第４７７４４３５号明細書）、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法（例えば、特開昭６３−３１４７９５号公報）、素子の側面等に反射面を形成する方法（例えば、特開平１−２２０３９４号公報）、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法（例えば、特開昭６２−１７２６９１号公報）、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法（例えば、特開２００１−２０２８２７号公報）、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法（特開平１１−２８３７５１号公報）等が挙げられる。
【０１８２】
［集光シート］
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、支持基板（基板）の光取出し側に、例えばマイクロレンズアレイ上の構造を設けるように加工することや、また、いわゆる集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
このようなマイクロレンズアレイや、集光シートとしては、公知のものを使用でき、例えば、特開２０１５−０３８９４１号公報の段落０４０１〜０４０３等に記載のものを好適に使用できる。
【０１８３】
《用途》
本発明の有機ＥＬ素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。
【０１８４】
発光光源として、例えば、照明装置（家庭用照明、車内照明）、時計や液晶用バックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられる。発光光源としてはこれらに限定されるものではないが、特に液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
【０１８５】
本発明の有機ＥＬ素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては、従来公知の方法を用いることができる。
【０１８６】
《本発明の照明装置の一態様》
本発明の有機ＥＬ素子を具備した、本発明の照明装置の一態様について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚さ３００μｍのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを陰極上に重ねて透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からＵＶ光を照射して、硬化させて封止し、図１及び図２に示すような照明装置を形成することができる。
【０１８７】
図１は、照明装置の概略図を示し、本発明の有機ＥＬ素子１０１はガラスカバー１０２で覆われている（なお、ガラスカバーでの封止作業は、有機ＥＬ素子１０１を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のＧＢ（グローブボックス、純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下）で行った。）。
【０１８８】
図２は、照明装置の断面図を示し、図２において、１０５は陰極、１０６は複数の有機層、１０７は透明電極付きガラス基板を示す。なお、ガラスカバー１０２内には窒素ガス１０８が充填され、捕水剤１０９が設けられている。
【０１８９】
《表示装置の一態様》
本発明の有機ＥＬ素子を具備した、本発明の表示装置の一態様について説明する。
【０１９０】
本発明の表示装置は単色でも多色でもよいが、ここでは多色表示装置について説明する。
【０１９１】
多色表示装置の場合は発光層形成時のみシャドーマスクを設け、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で膜を形成できる。
【０１９２】
発光層のみパターニングを行う場合、その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、スピンコート法、印刷法である。
【０１９３】
表示装置に具備される有機ＥＬ素子の構成は、必要に応じて上記の有機ＥＬ素子の構成例の中から選択される。
【０１９４】
また、有機ＥＬ素子の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を用いて製造できる。
【０１９５】
得られた多色表示装置に直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２〜４０Ｖ程度を印加すると発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。更に交流電圧を印加する場合には、陽極が＋、陰極が−の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１９６】
多色表示装置は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレイにおいて、青、赤、緑発光の３種の有機ＥＬ素子を用いることによりフルカラーの表示が可能となる。
【０１９７】
表示デバイス、ディスプレイとしては、テレビ、パソコン、モバイル機器、ＡＶ機器、文字放送表示、自動車内の情報表示等が挙げられる。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用してもよく、動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。
【０１９８】
発光光源としては家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１９９】
以下、本発明の有機ＥＬ素子を有する表示装置の一例を図面に基づいて説明する。
【０２００】
図３は有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。
【０２０１】
ディスプレイ４は複数の画素を有する表示部Ａ、画像情報に基づいて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂ等からなる。
【０２０２】
制御部Ｂは表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。
【０２０３】
図４は表示部Ａの模式図である。
【０２０４】
表示部Ａは基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と複数の画素３等とを有する。表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。
【０２０５】
図４においては、画素３の発光した光が白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。
【０２０６】
配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示していない）。
【０２０７】
画素３は走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。
【０２０８】
発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を適宜同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０２０９】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
【０２１０】
図５は画素の回路図である。
【０２１１】
画素は有機ＥＬ素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサー１３等を備えている。複数の画素に有機ＥＬ素子１０として、赤色、緑色、青色発光の有機ＥＬ素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
【０２１２】
図５において、制御部Ｂからデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサー１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。
【０２１３】
画像データ信号の伝達により、コンデンサー１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機ＥＬ素子１０の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７から有機ＥＬ素子１０に電流が供給される。
【０２１４】
制御部Ｂの順次走査により走査信号が次の走査線５に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。
【０２１５】
しかし、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフしてもコンデンサー１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機ＥＬ素子１０の発光が継続する。
【０２１６】
順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機ＥＬ素子１０が発光する。
【０２１７】
即ち、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の画素それぞれの有機ＥＬ素子１０に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１と駆動トランジスタ１２を設けて、複数の画素３それぞれの有機ＥＬ素子１０の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。
【０２１８】
ここで、有機ＥＬ素子１０の発光は複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。また、コンデンサー１３の電位の保持は次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
【０２１９】
本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機ＥＬ素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。
【０２２０】
図６はパッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。図６において、複数の走査線５と複数の画像データ線６が画素３を挟んで対向して格子状に設けられている。
【０２２１】
順次走査により走査線５の走査信号が印加されたとき、印加された走査線５に接続している画素３が画像データ信号に応じて発光する。
【０２２２】
パッシブマトリクス方式では画素３にアクティブ素子が無く、製造コストの低減が計れる。
【０２２３】
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【実施例】
【０２２４】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量％」を表す。
また、実施例に用いる化合物の構造を以下に示す。なお、その他の化合物については、本明細書中に記載のものである。なお、下記の化合物Ｓ−１、Ｓ−５７、Ｈ−４４１は、特開２０１４−１７９４９３号公報に記載の化合物であり、Ｈ−９、Ｈ−２１９は、米国特許出願公開第２０１３／０１１２９５２号明細書に記載の化合物である。【０２２５】
【化９】
2017199622.tif 000021
【０２２６】
【化１０】
2017199622.tif 000022
【０２２７】
［実施例１］
《有機ＥＬ素子１−１の作製》
（陽極の形成）
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）上に、陽極としてＩＴＯ（酸化インジウムスズ）を１００ｎｍの厚さで成膜を行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。【０２２８】
（第１正孔輸送層の形成）
この透明基板上に、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ヘレウス株式会社製、ＣＬＥＶＩＯＳ  Ｐ  ＶＰ  ＡＩ  ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を用い、３０００ｒｐｍ、３０秒の条件でスピンコート法により薄膜を形成した後、２００℃にて１時間乾燥し、厚さ２０ｎｍの第１正孔輸送層を設けた。【０２２９】
（第２正孔輸送層の形成）
この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。モリブデン製抵抗加熱ボートに、正孔輸送材料としてＭｏＯ３、電子阻止材料としてＥ１、ホスト化合物として２０１ａ、２５１ｂ、電子輸送材料としてＥＴ−１を別々の加熱ボートに２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに発光性ドーパントとしてＤ−６を１００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取り付けた。
次いで真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した後、ＭｏＯ３の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、０．１ｎｍ／秒で前記第１正孔輸送層上に厚さ１ｎｍの第２正孔輸送層を設けた。【０２３０】
（電子阻止層の形成）
つぎに、電子阻止層として、Ｅ１の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、０．１ｎｍ／秒で前記第２正孔輸送層に厚さ１０ｎｍの電子阻止層を設けた。【０２３１】
（発光層の形成）
更に、ホスト化合物として２０１ａ、２５１ｂ及び、発光性ドーパントとしてＤ−６の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．０２８ｎｍ／秒、０．０２８ｎｍ／秒、０．０１ｎｍ／秒で前記電子阻止層上に共蒸着して厚さ５０ｎｍの発光層を設けた。【０２３２】
（正孔阻止層の形成）
つぎに、発光層で使用したホスト化合物Ｂである２５１ｂの入った前記加熱ボートを順に通電して、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で前記発光層上に順に蒸着して各々厚さ１０ｎｍの正孔阻止層を設けた。【０２３３】
（電子輸送層の形成）
更にＥＴ−１の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で前記正孔阻止層上に蒸着して厚さ３０ｎｍの電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。【０２３４】
（陰極の形成）
引き続き、フッ化リチウムを蒸着して厚さ０．５ｎｍの陰極バッファー層（アルカリ金属化合物バッファー層）を形成し、更にアルミニウムを蒸着して厚さ１１０ｎｍの陰極を形成し、実施例である有機ＥＬ素子１−１を作製した。【０２３５】
《有機ＥＬ素子１−２〜１−１０の作製》
上記有機ＥＬ素子１−１の作製において、発光層の材料を後述の表１２に記載の化合物に変更し、正孔阻止層に発光層で使用したホスト化合物Ｂに変更する以外は、同様な方法で有機ＥＬ素子１−２〜１−１０を作製した。【０２３６】
また、ホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂについて、ＨＯＭＯエネルギー準位、ＬＵＭＯエネルギー準位、Ｔ１エネルギーを測定し、また、リン光発光性化合物について、溶液中における発光スペクトルの発光極大波長、ＨＯＭＯエネルギー準位を測定した。【０２３７】
ＨＯＭＯのエネルギー準位及びＬＵＭＯのエネルギー準位は、米国Ｇａｕｓｓｉａｎ社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるＧａｕｓｓｉａｎ０３（Ｇａｕｓｓｉａｎ０３、Ｒｅｖｉｓｉｏｎ  Ｄ０２，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，ｅｔ  ａｌ，  Ｇａｕｓｓｉａｎ，  Ｉｎｃ．，  Ｗａｌｌｉｎｇｆｏｒｄ  ＣＴ，  ２００４．）を用いて求めた。
具体的には、ホスト化合物Ａ及びホスト化合物Ｂは、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊を用い、リン光発光性化合物はＢ３ＬＹＰ／ＬａｎＬ２ＤＺを用いて、対象とする分子構造の構造最適化を行うことによりを算出した(ｅＶ単位換算値)。【０２３８】
ホスト化合物Ａ及びホスト化合物ＢのＴ１エネルギーは、時間依存密度汎関数法（Ｔｉｍｅ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ＤＦＴ）による励起状態計算を実施して算出した。【０２３９】
溶液中の発光スペクトルは、２−メチルテトラヒドロフランにドーパントを溶解し、日立製Ｆ−７０００を用いて測定を行った。【０２４０】
《有機ＥＬ素子１−１〜１−１０の評価》
このようにして作製したサンプルについて封止を行い、下記の評価を行った。
なお封止は、各有機ＥＬ素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚さ３００μｍのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを上記陰極上に重ねて前記透明基板と密着させ、ガラス基板側からＵＶ光を照射して硬化させて封止し、図１及び図２に示すような照明装置を作製して下記評価をした。【０２４１】
（素子寿命評価）
蒸着終了後、窒素下にて封止を行って素子を作製した各々の有機ＥＬ素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２を与える電流で定電流駆動して、初期輝度の１／２（５００ｃｄ／ｍ２）になる時間を求め、これを半減寿命の尺度とした。
有機ＥＬ素子１−１０の値を１００として、これに対する相対値を示す。
当該数値が高いほど、寿命が良好であることを示す。【０２４２】
（電圧変化）
初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２を与える電流で定電流駆動させて電圧を測定し、初期輝度が５０％になった時の電圧上昇幅（ΔＶ１）を求め、初期輝度での電圧（Ｖ）に対する比率（ΔＶ１／ΔＶ）を求め、有機ＥＬ素子１−１０の値を１００として、これに対する相対値で駆動後の電圧変化を表す値とした。
この値が小さいほど、駆動後の電圧変化が小さいことを意味するため好ましく、駆動前後で素子の膜質変化が小さく、またキャリア注入や輸送のバランスの変化が小さく、素子構成が良好であることを示す。【０２４３】
（外部取り出し量子効率の変化）
２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下による点灯を行い、点灯開始直後の発光輝度（Ｌ１）［ｃｄ／ｍ２］を測定することにより、外部取り出し量子効率（η１）を算出した。更に、寿命測定後に同様に測定を行い、発光輝度（Ｌ２）から、外部取出し効率（η２）を算出した。
ここで、発光輝度の測定はＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング製）を用いて行った。
初期の素子寿命評価後の外部取り出し量子効率の差を（η１―η２）を求め、有機ＥＬ素子１−１０の値を１００として、これに対する相対値で駆動後の外部取り出し量子効率の変化を表す値とした。この値が小さいほど、外部取り出し量子効率の差が小さいことを意味するため好ましく、駆動前後で素子の膜質変化が小さく、またキャリア注入や輸送のバランスの変化が小さく、素子構成が良好であることを示す。【０２４４】
結果は下記表１２に示すとおりであった。【０２４５】
【表１２】
2017199622.tif 000023
【０２４６】
表１２から、本発明の有機ＥＬ素子１−１〜１−９は、比較例の有機ＥＬ素子１−１０に対して、発光寿命が長く、電圧の変化、駆動前後の外部取り出し量子効率の変化が小さく、素子としての特性が向上していることが分かる。【０２４７】
［実施例２］
《有機ＥＬ素子２−１〜２−４の作製》
上記有機ＥＬ素子１−１の作製において、発光層の化合物を後述の表１３に記載の化合物に変更し、正孔阻止層に発光層で使用したホスト化合物Ｂに変更し、電子阻止層の材料をＥ１からα-ＮＰＤに変更する以外は、同様な方法で有機ＥＬ素子２−１〜２−４を作製し、封止を行った。引き続き、これらの素子を、実施例１と同様に評価を行い、有機ＥＬ素子２−４の値を１００として、これに対する相対値で示した。【０２４８】
結果は下記表１３に示すとおりであった。【０２４９】
【表１３】
2017199622.tif 000024
【０２５０】
表１３から、本発明の有機ＥＬ素子２−１〜２−３は、比較例の有機ＥＬ素子２−４に対して、発光寿命が長く、電圧の変化、駆動前後の外部取り出し量子効率の変化が小さく、素子としての特性が向上していることが分かる。【０２５１】
［実施例３］
《有機ＥＬ素子３−１〜３−１６の作製》
上記有機ＥＬ素子１−１の作製において、発光層の材料を後述の表１４に記載の化合物に変更し、正孔阻止層に発光層で使用したホスト化合物Ｂに変更し、電子阻止層の材料をＥ１からα-ＮＰＤに変更し、電子輸送層の材料をＥＴ−１からＥＴ−１とＥＴ−３を１：１の比率で厚さ３０ｎｍに変更する以外は、実施例１と同様な方法で有機ＥＬ素子３−１〜３−１６を作製し、封止を行った。引き続き、これらの素子を、実施例１と同様に評価を行い、有機ＥＬ素子３−１５の値を１００として、これに対する相対値で示した。【０２５２】
結果は下記表１４に示すとおりであった。【０２５３】
【表１４】
2017199622.tif 000025
【０２５４】
表１４から、本発明の有機ＥＬ素子３−１〜３−１４は、比較例の有機ＥＬ素子３−１５、３−１６に対して、発光寿命が長く、電圧の変化、駆動前後の外部取り出し量子効率の変化が小さく、素子としての特性が向上していることが分かる。【０２５５】
［実施例４］
《有機ＥＬ素子４−１〜４−６の作製》
上記有機ＥＬ素子１−１の作製において、発光層の材料を後述の表１５に記載の化合物に変更し、発光層の膜厚を５０ｎｍから３０ｎｍにし、正孔阻止層に発光層で使用したホスト化合物Ｂに変更し、電子輸送層の材料をＥＴ−１からＥＴ−１とＥＴ−３を１：１の比率で厚さ３０ｎｍに変更する以外は、同様な方法で有機ＥＬ素子４−１〜４−６を作製し、封止を行った。引き続き、これらの素子を、実施例１と同様に評価を行い、有機ＥＬ素子４−６の値を１００として、これに対する相対値で示した。【０２５６】
結果は下記表１５に示すとおりであった。【０２５７】
【表１５】
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【０２５８】
表１５から、本発明の有機ＥＬ素子４−１〜４−５は、比較例の有機ＥＬ素子４−６に対して、発光寿命が長く、電圧の変化、駆動前後の外部取り出し量子効率の変化が小さく、素子としての特性が向上していることが分かる。【０２５９】
［実施例５］
《有機ＥＬ素子５−１〜５−６の作製》
上記有機ＥＬ素子１−１の作製において、発光層の材料を後述の表１６に記載の化合物に変更し、正孔阻止層に発光層で使用したホスト化合物Ｂに変更し、電子輸送層の材料をＥＴ−１からＥＴ−２に変更する以外は、実施例１と同様な方法で有機ＥＬ素子５−１〜５−６を作製し、封止を行った。引き続き、これらの素子を、実施例１と同様に評価を行い、有機ＥＬ素子５−６の値を１００として、これに対する相対値で示した。【０２６０】
結果は下記表１６に示すとおりであった。【０２６１】
【表１６】
2017199622.tif 000027
【０２６２】
表１６から、本発明の有機ＥＬ素子５−１〜５−５は、比較例の有機ＥＬ素子５−６に対して、発光寿命が長く、電圧の変化、駆動前後の外部取り出し量子効率の変化が小さく、素子としての特性が向上していることが分かる。【０２６３】
［実施例６］
《有機ＥＬ素子６−１〜６−８の作製》
上記有機ＥＬ素子１−１の作製において、発光層の材料を後述の表１７に記載の化合物に変更し、正孔阻止層に発光層で使用したホスト化合物Ｂに変更し、電子輸送層の材料をＥＴ−１からＥＴ−１とＥＴ−３を１：１の比率で厚さ３０ｎｍに変更する以外は、実施例１と同様な方法で有機ＥＬ素子６−１〜６−８を作製し、封止を行った。引き続き、これらの素子を、実施例１と同様に評価を行い、有機ＥＬ素子６−８の値を１００として、これに対する相対値で示した。【０２６４】
結果は下記表１７に示すとおりであった。【０２６５】
【表１７】
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【０２６６】
表１７から、本発明の有機ＥＬ素子６−１〜６−７は、比較例の有機ＥＬ素子６−８に対して、発光寿命が長く、電圧の変化、駆動前後の外部取り出し量子効率の変化が小さく、素子としての特性が向上していることが分かる。
【符号の説明】
【０２６７】
３  画素
４  ディスプレイ
５  走査線
６  データ線
７  電源ライン
１０  有機ＥＬ素子
１１  スイッチングトランジスタ
１２  駆動トランジスタ
１３  コンデンサー
１０１  有機ＥＬ素子
１０２  ガラスカバー
１０５  陰極
１０６  （複数の）有機層
１０７  透明電極付きガラス基板
１０８  窒素ガス
１０９  捕水剤
Ａ  表示部
Ｂ  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2017199622.tif 000041
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